Регенераційні системи життєзабезпечення тривалих космічних польотів
Для вирішення цієї проблеми фахівці НДІХІММАШ розробили способи реалізації процесів хімічної технології (сепарація, фільтрація, адсорбція, хемосорбция, електроліз, каталіз і ін.) В умовах невагомості і принципово нові конструкції апаратури і машинного обладнання.
Дослідження і перевірка їх ефективності були проведені спільно з річного випробувального інститутом (ЛІІ) в умовах короткочасної невагомості на літаках і спільно з ОКБ-1 (РКК "Енергія") в умовах тривалої невагомості на штучному супутнику Землі ( «Космос-382») на спеціально створеної експериментальної установки «Роса». Першим у світовій практиці регенераційної системою космічної станції стала система регенерації води з конденсату атмосферної вологи (виділяється екіпажем при диханні і потовиділенні) - СРВ-К. Система успішно експлуатувалася з 1975 року на орбітальних космічних станціях «Салют» № 4, 6 і 7 і забезпечувала екіпажі високоякісної холодної і гарячої води для пиття, приготування їжі та напоїв, а також для очищення запасів води з простроченим терміном зберігання та отримання гарячої води для санітарно-гігієнічних процедур.
На орбітальної космічної станції «Мир» був практично реалізований комплекс регенераційних систем життєзабезпечення (за винятком систем концентрування СК-УГ і переробки вуглекислого газу СПУГ для отримання води). Розвиток комплексу здійснювалося поетапно. На базовому модулі станції була введена система регенерації води з конденсату атмосферної вологи СРВ-К2. На модулі «Квант» - системи генерації кисню "Електрон-В" (РЕВ) і системи очищення атмосфери від вуглекислого газу «Повітря» (СОА-УГ) і від шкідливих домішок БМП (СОА-МП). На модулі «Квант-2» - системи регенерації води з урини СРВ-У і санітарно-гігієнічної води СРВ-СГ і додаткова система "Електрон-В". Розробка і поставка системи «Повітря» і БМП були здійснені РКК "Енергія", а інших систем і комплекту патронів очищення для БМП - НДІХІММАШ.
Багаторічна експлуатація систем на станції «Мир» (до завершення її польоту) підтвердила їх високу надійність і ефективність. Функціонування комплексу регенераційних СЖО забезпечило зменшення маси доставляються на станцію вантажів більше, ніж на 60 тонн, виключило необхідність запуску 42 кораблів типу «Прогрес» і значно (на мільярди рублів) зменшило витрати на її експлуатацію.
Створення та успішне функціонування регенераційних СЖО визначили світовий пріоритет вітчизняної науки в цій галузі. Всі російські і міжнародні екіпажі високо оцінили технічний рівень регенераційних СЖО, якість регенерованих продуктів і поліпшення умов проживання на станції завдяки їх застосуванню.
До моменту написання цієї статті в США і Європі штатні системи регенерації води і кисню не запроваджено і забезпечення життєдіяльності міжнародних екіпажів здійснюється російськими системами.
Повна реалізація комплексу регенераційних СЖО передбачалася в модулях російського сегменту Міжнародної космічної станції (МКС).
У службовому модулі МКС введені і функціонують системи очищення «Повітря» і БМП, вдосконалені системи регенерації води з конденсату СРВ-К2М і генерації кисню "Електрон-ВМ", а також система прийому і консервації урини СПК-УМ. Продуктивність удосконалених систем збільшена більш ніж в 2 рази (забезпечує життєдіяльність екіпажу до 6 осіб), а енерго- і массозатрати знижені.
За п'ятирічний період їх експлуатації регенерувати 6,8 тонни води 2,8 тонни кисню, що дозволило зменшити масу доставляються на станцію вантажів більше, ніж на 11 тонн.
Затримка з включенням до складу комплексу СЖО системи регенерації води з урини СРВ-УМ не дозволила здійснити регенерацію 7 тонн води і зменшити масу доставки.
Відсутність фінансування розробок штатних систем регенерації води з урини, концентрування та переробки вуглекислого газу і розробки перспективних технологій регенерації привело практично до припинення робіт зі створення нових високоефективних систем. Це ж, по суті, виключило можливість прийому молодих фахівців і поставило під загрозу існування найсильнішої в світі вітчизняної школи по створенню регенераційних систем життєзабезпечення.
Так що сьогодні при проведенні технічної політики щодо розвитку російського сегмента МКС вкрай важливо прискорити вирішення питання фінансування і введення до складу комплексу регенераційних СЖО системи СРВ-УМ і системи концентрування та переробки (гідрування) вуглекислого газу з утворенням води - СПУГ. Це дозволить при чисельності екіпажу три людини додатково регенерувати 2,3 тонни води в рік і значно зменшить витрати на експлуатацію станції. Слід також зауважити, що всі витрати на створення регенераційних систем окупляться за три-чотири місяці їх експлуатації.
При цьому комплекс СЖО дозволить забезпечити практично повне відтворення води і кисню на станції і може бути основою комплексів СЖО для намічаються польотів до Марса і організації бази на Місяці.
Для реалізації марсіанської експедиції доцільно здійснити удосконалення комплексу СЖО з метою збільшення ресурсу і зниження маси замінного обладнання, а також ввести додаткові нові блоки, що забезпечують функціонування систем в нештатних ситуаціях. Необхідною стадією перевірки та відпрацювання цих рішень повинні бути їх випробування і експлуатація на МКС.
Інформація про підписку на журнал приведена на сайті Роскосмос